【CW32模块使用】SHT20温湿度传感器

由瑞士Sensirion推出的 SHT20数字温湿度传感器，基于领先世界的CMOSens ® 数字传感技术，具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。全量程标定，两线数字接口，可与单片机直接相连，大大缩短研发时间、简化外围电路并降低费用。此外，体积微小、响应迅速、低能耗、可浸没、抗干扰能力强、温湿一体，兼有露点测量，性价比高，使该产品能够适于多种场合的应用。

一模块来源

资料下载链接：https://pan.baidu.com/s/1HrQkwECvGgQSHvt_RNdLdA

二 规格参数

工作电压：2.1~3.6V

工作电流：0.1~1000uA

温度精度：±0.3℃

温度范围：-40~125℃

湿度范围：0~100 %RH

湿度精度：±3%RH

输出方式: IIC

管脚数量：4 Pin

以上信息见厂家资料文件

三移植过程

我们的目标是将例程移植至CW32F030C8T6开发板上【能够测量环境温湿度】。首先要获取资料，查看数据手册应如何实现读取数据，再移植至我们的工程。

3.1查看资料

开始传输后，随后先传输首字节包括I2C设备地址（7bit）和一个SDA方向位（R:1, W:0）。

一个时钟发送一个位，在第8个下降沿之后，通过拉低SDA引脚（ACK位为0），只是传感器数据接收正常。在发出测量命令之后（‘1110’‘0011’代表温度测量，‘1110’‘0101’代表相对湿度测量，这种为主机模式），MCU必须等待测量完成。

主机模式：

测量过程中，SCL线被封锁（由传感器控制），在测量时，SHT2x将SCL拉低强制主机进入等待状态。当释放SCL线，表示传感器内部工作接收，可以继续进行数据传送

灰色的部分是传感器控制的，当传感器给MCU返回数据时，每返回一个字节，MCU要返回一个ACK信号，当接收完毕之后，返回一个NACK并接着传输停止时序（P）。

注：校验和可以不需要，不需要则就在数据接收完之后返回NACK

非主机模式：

测量过程中，SCL线是开发状态，可进行其他通信，可以在总线上处理其他I2C总线通信任务。

当MCU要对传感器状态进行查询时，先发起一个开始信号，在发送从机地址和SDA方向位（写），此时从机匹配地址成功，则发送ACK信号，并开始测量。如果传感器完成了测量过程，并且发送ASK信号，那么MCU就可以读取相关数据。如果测量没有完成，传感器发送NACK信号，此时MCU必须重新发送启动传输时序，直至测量完成，MCU读取数据。

注意：测量的数据，温度和湿度均为两个字节。而且无论哪一种传输模式，测量的最大分辨率最大是14bit，数据的第二个字节SDA上最后两位是用来标记相关状态信息。其中bit1表示测量类型（0是温度，1是湿度）

灰色的区域是传感器控制的，如果不需要校验和，那么在接收完两个字节的数据之后就MCU直接发出NACK信号再接着发出停止时序(P)，则结束通信。

通常测量的最长时间取决于测量类型和分辨率.

在计算MCU通信时间时，测量温度选择最长测量时间是85ms，而测量相对湿度选择最长的时间是29ms。

传感器内部设置的默认分辨率为相对湿度12位和温度14位。SDA的输出数据被转换成两个字节的数据包，高字节MSB在前(左对齐)。每个字节后面都跟随一个应答位。两个状态位，即 LSB的后两位在进行物理计算前须置0。计算湿度：其中SRH表示我们读取到的湿度原始数据。

计算温度：其中ST表示我们读取到的温度原始数据。

3.2引脚选择

模块接线图

3.3移植至工程

移植步骤中的导入.c和.h文件与【CW32模块使用】DHT11温湿度传感器相同，

只是将.c和.h文件更改为bsp_sht20.c与bsp_sht20.h。这里不再过多讲述，移植完成后面修改相关代码。

在文件bsp_sht20.c中，编写如下代码。

/* * Change Logs: * Date           Author       Notes * 2024-06-20     LCKFB-LP    first version */#include "bsp_sht20.h"#include "board.h"#include "stdio.h"
void SHT20_GPIO_INIT(void){    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; // GPIO初始化结构体
    RCC_SHT20_ENABLE();        // 使能GPIO时钟
    GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_SDA|GPIO_SCL;   // GPIO引脚    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD; // 开漏输出    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;    // 输出速度高    GPIO_Init(PORT_SHT20, &GPIO_InitStruct);   // 初始化}
/****************************************************************** * 函 数 名 称：IIC_Start * 函 数 说 明：IIC起始信号 * 函 数 形 参：无 * 函 数 返 回：无 * 作       者：LC * 备       注：无******************************************************************/void IIC_Start(void){        SDA_OUT();
        SCL(0);        SDA(1);        SCL(1);
        delay_us(5);
        SDA(0);        delay_us(5);        SCL(0);        delay_us(5);

}
/****************************************************************** * 函 数 名 称：IIC_Stop * 函 数 说 明：IIC停止信号 * 函 数 形 参：无 * 函 数 返 回：无 * 作       者：LC * 备       注：无******************************************************************/void IIC_Stop(void){        SDA_OUT();
        SCL(0);        SDA(0);
        SCL(1);        delay_us(5);        SDA(1);        delay_us(5);
}
/****************************************************************** * 函 数 名 称：IIC_Send_Ack * 函 数 说 明：主机发送应答 * 函 数 形 参：0应答  1非应答 * 函 数 返 回：无 * 作       者：LC * 备       注：无******************************************************************/void IIC_Send_Ack(uint8_t ack){        SDA_OUT();        SCL(0);        SDA(0);        delay_us(5);        if(!ack) SDA(0);        else         SDA(1);        SCL(1);        delay_us(5);        SCL(0);        SDA(1);}
/****************************************************************** * 函 数 名 称：IIC_Wait_Ack * 函 数 说 明：等待从机应答 * 函 数 形 参：无 * 函 数 返 回：1=无应答   0=有应答 * 作       者：LC * 备       注：无******************************************************************/uint8_t IIC_Wait_Ack(void){        char ack = 0;        unsigned char ack_flag = 10;        SDA_IN();    SDA(1);        delay_us(5);        SCL(1);        delay_us(5);        while( (SDA_GET()==1) && ( ack_flag ) )        {                ack_flag--;                delay_us(5);        }
        if( ack_flag <= 0 )        {                IIC_Stop();                return 1;        }        else        {                SCL(0);                SDA_OUT();        }        return ack;}/****************************************************************** * 函 数 名 称：IIC_Write * 函 数 说 明：IIC写一个字节 * 函 数 形 参：dat写入的数据 * 函 数 返 回：无 * 作       者：LC * 备       注：无******************************************************************/void IIC_Write(uint8_t data){        int i = 0;        SDA_OUT();        SCL(0);//拉低时钟开始数据传输
        for( i = 0; i < 8; i++ )        {                SDA( (data & 0x80) >> 7 );                delay_us(2);        data<<=1;        delay_us(6);                SCL(1);                delay_us(4);                SCL(0);                delay_us(4);
        }}
/****************************************************************** * 函 数 名 称：IIC_Read * 函 数 说 明：IIC读1个字节 * 函 数 形 参：无 * 函 数 返 回：读出的1个字节数据 * 作       者：LC * 备       注：无******************************************************************/uint8_t IIC_Read(void){        unsigned char i,receive=0;    SDA_IN();//SDA设置为输入    for(i=0;i<8;i++ )        {        SCL(0);        delay_us(5);        SCL(1);        delay_us(5);        receive<<=1;        if( SDA_GET() )        {            receive|=1;        }        delay_us(5);    }  return receive;}

/****************************************************************** * 函 数 名 称：SHT20_Read * 函 数 说 明：测量温湿度 * 函 数 形 参：regaddr寄存器地址 regaddr=0xE3测量温度 =0xE5测量湿度 * 函 数 返 回：regaddr=0xE3时返回温度，regaddr=0xE5时返回湿度 * 作       者：LC * 备       注：无******************************************************************/float SHT20_Read(uint8_t regaddr){    unsigned char data_H = 0;    unsigned char data_L = 0;    float temp = 0;    IIC_Start();    IIC_Write(0x80|0);    if( IIC_Wait_Ack() == 1 ) printf("error -1rn");    IIC_Write(regaddr);    if( IIC_Wait_Ack() == 1 ) printf("error -2rn");
    do{    delay_us(10);    IIC_Start();    IIC_Write(0x80|1);
    }while( IIC_Wait_Ack() == 1 );
    delay_us(20);
    data_H = IIC_Read();    IIC_Send_Ack(0);    data_L = IIC_Read();    IIC_Send_Ack(1);    IIC_Stop();
    if( regaddr == 0xf3 )    {        temp = ((data_H<<8)|data_L) / 65536.0 * 175.72 - 46.85;    }    if( regaddr == 0xf5 )    {        temp = ((data_H<<8)|data_L) / 65536.0 * 125.0 - 6;    }   return temp;
}

在文件bsp_sht20.h中，编写如下代码。

/* * Change Logs: * Date           Author       Notes * 2024-06-20     LCKFB-LP    first version */#ifndef __BSP_SHT20_H__#define __BSP_SHT20_H__
#include "board.h"

//端口移植#define RCC_SHT20_ENABLE()  __RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()#define PORT_SHT20          CW_GPIOB

#define GPIO_SDA            GPIO_PIN_9#define GPIO_SCL            GPIO_PIN_8

//设置SDA输出模式#define SDA_OUT()   {                                GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;                                        GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_SDA;                                         GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;                              GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;                                 GPIO_Init(PORT_SHT20, &GPIO_InitStruct);                            }//设置SDA输入模式#define SDA_IN()    {                                GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;                                        GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_SDA;                                         GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;                                 GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;                                 GPIO_Init(PORT_SHT20, &GPIO_InitStruct);                           }//获取SDA引脚的电平变化#define SDA_GET()       GPIO_ReadPin(PORT_SHT20, GPIO_SDA)//SDA与SCL输出#define SDA(x)          GPIO_WritePin(PORT_SHT20, GPIO_SDA, (x?GPIO_Pin_SET:GPIO_Pin_RESET) )#define SCL(x)          GPIO_WritePin(PORT_SHT20, GPIO_SCL, (x?GPIO_Pin_SET:GPIO_Pin_RESET) )

void SHT20_GPIO_INIT(void);float SHT20_Read(unsigned char regaddr);



#endif

四移植验证

在自己工程中的main主函数中，编写如下。

/* * Change Logs: * Date           Author       Notes * 2024-06-20     LCKFB-LP    first version */#include "board.h"#include "stdio.h"#include "bsp_uart.h"#include "bsp_sht20.h"
#define T_ADDR     0xf3   // 温度#define PH_ADDR    0xf5   // 湿度
int32_t main(void){    board_init();        // 开发板初始化
    uart1_init(115200);        // 串口1波特率115200
    SHT20_GPIO_INIT();    delay_ms(1000);    printf("SHT20 Start!!rn");
    while(1)    {        printf("温度 = %.2f ℃rn",  SHT20_Read(T_ADDR) );        printf("湿度 = %.2f %%RHrn",SHT20_Read(PH_ADDR) );
        printf("n");        delay_ms(1000);    }}